Up5me
Trang chủ > Câu hỏi lẻ > Sj_hbndZITKz

Đề bài

Một lượng khí thực hiện chu trình biến đổi như hình vẽ bên. Biết t1 = 27 °C, V1 = 5lít, t3 = 127 °C, V3 = 6 lít. Ở điều kiện tiêu chuẩn (0 °C, 1 atm), khí có thể tích V0= 8,19 lít.

Xét tính đúng/sai của các phát biểu dưới đây:

1. Áp suất của khí ở các trạng thái 1 và 3 lần lượt là p1 = 1,8 atm và p3 = 2atm.
2. Hai quá trình 1 - 2 và 3 - 4 là đẳng áp.
3. Công do khí thực hiện sau chu trình biến đổi \(1 - 2 - 3 - 4\)bằng tông công do khí thực hiện trong hai quá trình 2 – 3 và 4 – 1.
4. Công do khí thực hiện sau chu trình biến đổi \(1 - 2 - 3 - 4\) là 20,26J.
Đáp án đúng: 1Đ, 2S, 3Đ, 4Đ

Xem lời giải

Phương pháp giải

Lời giải chi tiết

Để giải bài toán này, ta cần sử dụng các phương trình trạng thái của khí lý tưởng và một số kiến thức về nhiệt động học.

Trước tiên, cần nhớ phương trình trạng thái khí lý tưởng:

  • Phương trình trạng thái: \( pV = nRT \)
  • Liên quan đến số mol \( n \) và khí ở điều kiện tiêu chuẩn, ta có: \( n = \frac{V_0}{22,4} \)

Bây giờ, ta xét từng phát biểu:

Phát biểu 1: "Áp suất của khí ở các trạng thái 1 và 3 lần lượt là \( p_1 = 1,8 \) atm và \( p_3 = 2 \) atm."

Sử dụng \( n = \frac{8,19}{22,4} \), và nhiệt độ phải đổi ra Kelvin:

  • \( T_1 = 27 + 273 = 300 \) K
  • \( T_3 = 127 + 273 = 400 \) K

Tạo phương trình từ \( p_1V_1 = nRT_1 \):

\( p_1 = \frac{nRT_1}{V_1} = \frac{\frac{8,19}{22,4} \times 0,082 \times 300}{5} = 1,8 \) atm (Đúng)

Tương tự với \( p_3 \):

\( p_3 = \frac{nRT_3}{V_3} = \frac{\frac{8,19}{22,4} \times 0,082 \times 400}{6} = 2 \) atm (Đúng)

⇒ Phát biểu 1 là đúng.

Phát biểu 2: "Hai quá trình 1 - 2 và 3 - 4 là đẳng áp."

Đẳng áp nghĩa là \( p_1 = p_2 \) và \( p_3 = p_4 \). Không có thông tin về \( p_2 \) và \( p_4 \), do đó không đủ dữ kiện để khẳng định đây là quá trình đẳng áp.

⇒ Phát biểu 2 là sai.

Phát biểu 3: "Công do khí thực hiện sau chu trình biến đổi \(1 - 2 - 3 - 4\) bằng tổng công do khí thực hiện trong hai quá trình 2 – 3 và 4 – 1."

Thực chất, chu trình \(1 - 2 - 3 - 4\) là một chu trình khép kín trên đồ thị \(pV\), nên công thực hiện trong chu trình này là diện tích hình bao kín bởi chu trình trên đồ thị này. Diện tích này chính là tổng công của hai đoạn \(2 - 3\) và \(4 - 1\).

⇒ Phát biểu 3 là đúng.

Phát biểu 4: "Công do khí thực hiện sau chu trình biến đổi \(1 - 2 - 3 - 4\) là 20,26J."

Diện tích hình bao kín chu trình trên đồ thị \(pV\) có thể được tính bằng các phương trình và tích phân liên quan. Tuy nhiên, không đủ dữ kiện để tính toán chính xác không sử dụng thông tin về \( p \), \( V \) giữa các điểm 2, 3, 4. Do đó không thể khẳng định công này là chính xác 20,26J chỉ dựa trên dữ kiện đã cho.

⇒ Phát biểu 4 là không thể xác nhận đúng hay sai với thông tin hiện tại.

Chú ý khi giải

Khi giải bài tập, học sinh cần chú ý:

  • Cần đổi các đơn vị về hệ SI trước khi tính toán, đặc biệt là nhiệt độ cần đổi sang Kelvin.
  • Các phát biểu về quá trình nhiệt động yêu cầu kiến thức vững về cách nhận diện các quá trình trên đồ thị \( pV \), \( VT \) hay \( pT \).
  • Công trong một chu trình khép kín được xác định bằng diện tích đồ thị \( pV \), cần nhận diện và tính diện tích này nếu các dữ kiện đầy đủ cho phép, hoặc giữ nguyên phát biểu nếu không đủ thông tin.